TARAUDER OU FRAISER LE FILET?
COMMENT PARVENIR AU BON OUTIL DE TARAUDAGE?
Bien que le fraisage du filet ou le filetage ait fait une apparition gigantesque depuis l’émergence de la technologie de machine CNC, afin de pouvoir produire des trous de perçage avec un filet, un rôle est aussi dévolu en 2018 à son challenger classique: le taraudage. Mais pour pouvoir garantir un processus de taraudage impeccable, il s’agira surtout de sélectionner le bon outil de cette application spécifique. Nous vous expliquons volontiers ici comment y parvenir.
FILETAGE
Fraiser, tarauder & rouler
Les applications de filetage se scindent en deux types: filet intérieur (interne) & filet extérieur (externe). Si le filetage à la fraise peut s’appliquer aux deux types, le taraudage concerne uniquement les trous de perçage (comme le filetage au rouleaux n’est pas un usinage par enlèvement de matière en soi, mais plutôt une transformation sans copeaux, nous ne l’évoquons pas dans cet article).
Avantages et désavantages
du filetage à la fraise
L’avantage du filetage à la fraise est que vous n’avez besoin que d’une seule fraise pour tous les filets, quel que soit le diamètre, tant que le pas (distance entre deux spires) est identique. L’inconvénient est que le filetage à la fraise n’est possible que moyennant l’utilisation d’une fraiseuse CNC et du logiciel correspondant.
Avantages et désavantages du taraudage
Le taraudage est un processus sensible et ce, pour plusieurs raisons. Un inconvénient est assurément qu‘un taraud ne cherche pas le centre d’un trou percé. Il s’agit donc de proposer le taraud en phase avec l’axe du trou. A défaut, le taraud menace d’entrer trop de biais dans l’alésage, ce qui peut entraîner une rupture possible. Il n’est pas rare que, dans un processus difficile – songez à l’apparition de grandes variations dans le couple d’entraînement – les dents d’un taraud se brisent ou, pire, le taraud dans son ensemble, avec toutes les conséquences qui en découlent. De plus, ces fluctuations dans le couple d’entraînement résulteront probablement aussi dans des imperfections, voire des grossières erreurs dans la surface du filet. Last but not least, l’évacuation des copeaux peut être problématique (surtout pour des trous aveugles). La contrepartie est que ces outils peuvent tarauder un trou en un seul passage, sans devoir tourner à nouveau (tant que la longueur du trou n’excède pas 2,5 fois le diamètre).
PROPRIETES DE LA PIECE
Sélectionner le bon taraud est une conséquence d’une conjugaison de facteurs, comme le type de matériau de la pièce ou les propriétés de l’avant-trou ou du filet.
Matériau de la pièce
La dureté du matériau de pièce détermine la formation de copeaux. Des matériaux plus durs (comme la fonte, les alliages nickel-chrome, titane, Inconel, Nimonic, ...) résultent couramment en copeaux plus courts, tandis que des matériaux plus doux comme l’acier tendre et l’aluminium entraînent plutôt des copeaux plus longs.
Pour tarauder ces matériaux à longs copeaux, il faut une certaine stabilité du copeau. C’est pourquoi les tarauds avec une longue attaque ne peuvent pas être utilisés pour usiner des trous aveugles. Si cela se produit quand même, le copeau trop mince risque de ne pas se briser et de se contenter de plier et de se coincer ensuite entre la pièce et la face de dépouille. Ceci peut entraîner la cassure de l’attaque et parfois même la cassure du taraud.
Trou aveugle ou continu
On distingue deux sortes d’avant-trous continus ou aveugles. Dans le cas normal, l’outil peut couper l’intégralité d’un trou continu, puis le copeau tombe avant que le taraud soit retourné. Ceci n’est évidemment pas le cas pour les trous aveugles et la formation de copeaux peut causer de plus grands problèmes.
Les fabricants d’outils tentent dès lors de proposer des géométries d’outil adaptées, censées éviter que des copeaux restent dans l’avant-trou et entraînent une cassure. Et si une cassure se produit, ces mêmes fabricants prévoient de plus en plus souvent une ‘faiblesse calculée’ de l’outil, ce qui fait que le foret taraudeur se brisera toujours au-dessus de la surface de la pièce. En tout cas, ceci simplifierait considérablement l’enlèvement du taraud brisé.
Sorte de filet
La sorte de filet (M, MF, UNC, UNF, ...) joue aussi un rôle, fort logiquement, ceci selon la norme ISO usuelle. Celle-ci est généralement connue comme métrique, mais comprend en fait plusieurs normes (par exemple, DIN352, DIN371, ISO, JIS, ...). Le pas est indiqué en mm pour le filet métrique, en pouces (TPI ou threads per inch) pour le filet britannique.
LE BON CHOIX DE TARAUD
Diamètre
Le taraudage se prête parfaitement à la réalisation de diamètres de filet plus petits et quand on doit appliquer un filet précis. En effet, les tarauds ont tous un calibre net. Mais il se fait que, contrairement au filetage à la fraise, on doit garder de stock un taraud pour chaque dimension M dans le taraudage.
Matériau de base du taraud
Pour l’outil de taraudage, on utilise le plus souvent les types High Speed Steel HSS‑E (=HSCo), PM HSS-E (un peu plus tenace) ou HM-Solid Carbide comme matériau de base. Un taraud nu peut suffire seulement pour tarauder l’aluminium, il est conseillé dans les autres cas de chercher un revêtement approprié en relation avec le matériau de pièce. Il peut s’agir p.ex. de TiN, TiCN, TiAIN ou TiALN, chacun ayant ses avantages spécifiques, par exemple une plus grande dureté, une meilleure résistance à la température ou un meilleur usinage des matériaux abrasifs.
La rainure de copeau
La rainure de copeau (la rainure en spirale doit veiller à l’évacuation des copeaux) est déterminée d’une part par le type de trou (continu ou aveugle) et d’autre part par le matériau de pièce. C’est ainsi qu’une rainure de copeau droite s’utilise uniquement pour tarauder un filet aveugle et continu sur un matériau de pièce à copeaux courts. En effet, de longs copeaux feraient se coincer le taraud.
S’il s’agit de trous aveugles dans des matériaux à longs copeaux, on utilise le plus souvent un taraud avec rainure de copeau à spirale à droite. La gradation de l’angle de spirale proprement dit est toujours déterminée en relation avec les propriétés du matériau de pièce.
Plus le matériau à usiner est tenace (copeaux plus longs) est, et plus le filet est profond, plus l’angle de spirale requis est grand. Pour l’aluminium, un angle de spirale de 45° est usuel, tandis qu’il s’élève à environ 38° dans le taraudage de l’acier.
PROPRIETES DU PROCESSUS
Serrage
Sur les fraiseuses et les tours non synchronisés, on conseille d’utiliser un porte-taraud avec un accouplement à glissement et une compensation axiale et radiale. En effet, la vitesse d’alimentation sur ce type de machines est idéalement programmée 5 à 10% plus basse que le pas du filet, la compensation axiale et radiale du porte-support veillant à compenser la différence entre l’alimentation de la machine et le pas du taraud. Pour éviter que le taraud subisse une charge axiale, il est très important de régler le ressort de traction dans la compensation axiale sur une pression minimale. Dès que le taraud commence à couper, le ressort de compression doit également être tendu en comprimant le ressort à moitié.
Le diamètre d’avant-trou
Il est très important de consulter les tableaux pour obtenir le bon diamètre d’avant-trou. En effet, un diamètre d’avant-trou trop petit entraîne souvent le coincement et même la cassure du taraud, tandis que la hauteur du filet semblera insuffisante sur un trou trop grand. Lors du préperçage, on peut reprendre la règle suivante, ce qui vous permet de parvenir au diamètre d’avant-trou à l’aide des deux principales dimensions pour le filet:
diamètre taraud - pas = diamètre avant-trou
(p.ex. M10 – 1,50 = 8,50 mm)
Pour pouvoir prévoir une bonne évacuation de copeaux, il est aussi logique que la profondeur du filet sera aussi moins grande que la profondeur de perçage.
Lubrification/refroidissement
Il arrive parfois que la teneur en lubrifiants dans le réfrigérant utilisé est trop faible pour tarauder. S’il n’est pas possible d’augmenter la teneur en lubrifiants, quelques alternatives existent éventuellement:
•Une unité de lubrification séparée peut être branchée sur la commande de machine pour fournir l’émulsion concentrée exigée dans l’avant-trou ou sur le taraud.
• Le taraudage dans des usinages distincts utilise le lubrifiant idéal.
Vitesse de coupe
Etant donné que la vitesse exerce une grande influence sur à la fois l’évacuation des copeaux et la longévité du taraud, il est essentiel d’adopter la vitesse de coupe correcte, en plus du bon outil. Les fabricants d’outils et les fournisseurs communiquent quasi toujours les valeurs initiales recommandées avec les spécifications dans le catalogue ou sur l’emballage. Il est également recommandé de tenir compte du matériau de pièce, de la machine et de la méthode de serrage. Une vitesse de taraudage incorrecte peut induire:
•Un taraudage forcé;
• La cassure de l’arête par surcharge;
• Des filets déchirés (et refusés);
• Une plus faible longévité du taraud.
